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翻车机钢结构优化设计（硕士学位论文），共75页。
【摘要】 翻车机是一种高效率的、大型的卸载装有散料的铁路敞车的专业设备。翻车机与其他卸载敞车机械相比，有着卸载干净、卸载能力大、卸载效率高、自动化程度高等特点。翻车机能够明显的为企业降低劳动力数量，因为其自动化作业，同时能够很大的程度改善工人的劳动条件，大幅度的降低企业运行成本。基于以上这些优点，目前像港口、煤炭、焦化、发电厂、冶金等需要大量吞吐散装物料的大型企业普遍使用翻车机。本课题来源于2009年北方重工集团有限公司与印度某公司签订的2x500MW火力发电厂成套项目，翻车机是其中的设备之一。由于印度铁路敞车的结构尺寸与国内的有所区别，因此必须修改翻车机钢结构尺寸，为了保证新结构尺寸的翻车机有足够的刚度、强度及能够全寿命工作，并且降低其制造成本。本文根据印度铁路敞车的参数修改了翻车机的结构尺寸，并且依据使用现场的地理环境及铁路敞车参数，确定了初始条件，边界条件。采用ansys有限元分析软件，根据不同工况的受力情况计算得出翻车机主体钢结构在5种工况下的变形情况及应力水平及前10阶固有频率。经过分析发现，翻车机主体钢结构的刚度及强度都有很大的富余，根据相关标准及实际工程经验，对翻车机主体钢结构进行了优化处理，经过优化处理的翻车机钢结构总体质量轻了24.6%，最后经过疲劳寿命计算表明翻车机主体钢结构可以保证30年运行寿命。根据本课题所确定的翻车机已经投产使用，根据现场使用情况表明，本课题所采用的方法是可行的。通过本文的研究证明了有限元分析在工业产品的设计中是可行且的重要的，它可以大大节省设计人员在力学分析时所消耗的时间，并且准确度也较手工计算有很大的改善。另外采用优化设计可以很大幅度的降低工业产品的可靠性及制造成本，从而降低企业的成本，同样也减少了资源的消耗，是对中国对世界资源与环境贡献。
【关键词】 翻车机； 钢结构； 有限元分析； 优化设计；

目 录
第 1 章 引言 1 
11 选题的依据与意义 1 
12 翻车机概述 1 
121 翻车机发展及应用现状 1 
122 各形式翻车机简介 2 
13 相关应用技术研究现状 5 
131 有限元法概述 5 
132 疲劳理论发展概述 6 
14 本文研究的主要内容 9 
第 2 章 翻车机主体钢结构设计 10 
21 设计输入数据 10 
22 其他要求 10 
23 结构设计需要考虑的因素 11 
24 结构设计 11 
241 端梁 12 
242 平台 13 
243 侧梁 14 
244 顶梁 14 
25 本章小结 15 
第 3 章 翻车机主体钢结构有限元分析 16 
31 翻车机各种工况说明 16 
32 翻车机各工况载荷情况说明 19 
33 翻车机主体钢结构分析模型的建立 21 
331 翻车机主体钢结构简化结构和建模 21 
332 定义模型的属性、实常数及划分网格 23 
333 边界条件 25 
334 有限元分析结果 27 
335 模态分析 32 
34 本章小结 38  
第 4 章 优化设计 39 
41 优化设计技术 39 
411 基本理念 39 
412 基本思想 39 
42 数学模型 40 
43 优化设计求解 41 
431 选择方法 41 
44 结果分析 42 
45 本章小结 53 
第 5 章 疲劳分析 55 
51 疲劳分析的必要性 55 
52 疲劳分析各事件确定及结果 55 
521 疲劳事件确定 55 
522 位置确定 56 
523 载荷确定 56 
524 材料 S-N 曲线 57 
525 疲劳寿命结果 57 
53 本章小结 58 
第 6 章 结论 59 
参考文献 61 
致 谢 65 
声 明 66 
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 67 

第 1 章 引言
1.1 选题的依据与意义
随着世界经济活动的日益频繁及密切，北方重工集团有限公司面向的国际市场也越来越广阔，本课题来源于 2009 年北方重工集团有限公司与印度某公司签订的 2x500MW 火力发电厂成套项目，翻车机是其中的设备之一。此项目是北方重工与国外企业签订的首个电厂成套项目，为了在国际市场打造北方重工品牌，提升北方重工的国际竞争力，必须保证此项目的所有产品是优质可靠的。由于印度铁路敞车的结构尺寸与国内的有所区别，因此翻车机钢结构尺寸有所改变，为了保证翻车机有足够的刚度及强度能够满足全寿命工作，并且最大限度的降低翻车机的整机质量降低制造成本，本课题采用有限元方法对新结构尺寸的翻车机主体钢结构进行了静力学分析及重量优化，进而计算了优化后的翻车机主体钢结构的疲劳寿命。通过本文的研究证明了有限元分析在工业产品的设计中是可行且的重要的，它可以大大节省设计人员在力学分析时所消耗的时间，并且准确度也较手工计算有很大的改善。另外采用优化设计可以很大幅度的降低工业产品的可靠性及制造成本，从而降低企业的成本，同样也减少了资源的消耗，是对中国对世界资源与环境贡献。
1.2 翻车机概述
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